《胶体和溶液》PPT课件.ppt

玻璃，蛋白溶液，淀粉溶液，肥皂水，人体的血液，烟，云，雾，烟水晶，淀粉胶体,蛋白质胶体，还有好多好多 1、农业生产:土壤的保肥作用.土壤里许多物质如粘土,腐殖质等常以胶体形式存在.2、医疗卫生:血液透析,血清纸上电泳,利用电泳分离各种氨基酸和蛋白质.3、日常生活:制豆腐原理(胶体的聚沉)和豆浆牛奶,粥,明矾净水.4、自然地理:江河人海口处形成三角洲,其形成原理是海水中的电解质使江河泥沙所形成胶体发生聚沉.5、工业生产:制有色玻璃(固溶胶),冶金工业利用电泳原理选矿,原油脱水等.,胶体（英语：Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm100nm之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。,有色玻璃是由某些胶态金属氧化物分散于玻璃中制成的，属胶体中的固溶胶。其他玻璃为固体。,按照分散剂状态不同分为：气溶胶以气体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。液溶胶以液体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。固溶胶以固体作为分散介质的分散体系。其分散相可以是气相、液相或固相。,13 胶体溶液,一、溶胶的制备,二、溶胶的性质,主要内容,三、胶团结构,四、溶胶的稳定性与聚沉,五、大分子溶液及凝胶,日常生活中胶体有哪些？明胶是胶体吗？,泡 沫,胶体在生活中的存在,血液,油漆 涂料,河水中含有泥沙小颗粒形成的胶料，入海处遇海水电解质发生聚沉，易形成沙洲。,超声雾化吸入法是通过超声的空化作用，使药液在气相中分散，将药液变成雾状颗粒（气溶胶）。通过吸入直接作用于呼吸道病灶局部的一种治疗方法，利用该技术产生的气雾其雾量大、雾粒小（0.55um）而均匀。吸入时可深达肺泡和树状支气管，使药液在呼吸道深部沉积，达到保健和治疗的目的。,纳米钛溶胶,该产品具有良好的光催化性，可广泛用于饮用水处理、污水处理、空气净化、降解有机物、抗菌材料和工业催化、工业载体等领域。,纳米钛溶胶将纳米二氧化钛粉体（5-20nm）分散在水相介质中,形成高度分散化、均匀化和稳定化的液体。,该产品具有良好的光催化活性及独特紫外光激活催化作用，其吸收紫外光后形成的电子-空穴对与吸附与其表面的O2和H2O作用，生成氢氧自由基，具有很强的氧化能力，能够使决大多数的有机物被光催化氧化分解为水和二氧化钛，有机物初始含有的硫、磷、及氮原子等被分别转化为SO42-和PO43-和NO3-等无机盐类，从而减轻乃至完全消除原有的危害性。,纳米钛溶胶发挥作用的机理,所生产的硅溶胶颜色透明微泛蓝光，广泛应用于土木工程、精密铸造、涂料、胶粘剂、耐火材料、造纸、纺织等行业。,硅溶胶,硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。,一、在无机纤维及耐火材料工业的 应用二、在陶瓷工业中的应用三、在纺织纤维制品中的应用四、在工业布、绒毛行业中的应用五、在造纸工业中的应用六、作为乳化分散剂使用七、用于制备催化剂载体或分子筛,铝溶胶是带正电荷的羽毛状氧化铝胶粒分散在水中的胶体溶液。,铝溶胶,玻璃是胶体吗？,在我国烟黄色、褐色水晶亦称为茶晶；黑色水晶则称为墨晶。烟晶的颜色过去认为是含有不纯杂质造成的，根据现在的研究，它的颜色是由于含有极微量放射性元素（镭）所引起的。,烟水晶,它与胶体有关吗？,牛奶是胶体吗？豆浆是胶体吗？,什么是溶胶或胶体呢？,分散系：一种或几种物质以细小的粒子分 散在另一种物质里所形成的系统。被分散的物质称为分散质。把分散质分散开来的物质称为分散剂。,胶体是以分散质粒子大小为特征的，它只是物质的一种存在形式，如NaCl溶于水形成溶液，如果分散在酒精中则可形成胶体。,胶体种类很多，按照分散剂的不同，可分为液溶胶、气溶胶和固溶胶。分散剂是液体的，叫做液溶胶，如Fe(OH)3、AgI胶体；分散剂是气体的，叫做气溶胶，如雾、云、烟等；分散剂是固体的，叫做固溶胶，如烟水晶、有色玻璃等。,最常见,胶体分类,固体分散在水中溶胶中粒子大小在 1100nm粒子含有百万乃至上亿个原子或分子，是难溶的多个原子或分子聚集体。溶胶的基本特征（P10）多相性，高分散性和热力学不稳定性,溶 胶,溶胶的制备,溶胶制备需满足两个条件：分散相粒子大小在合适的范围内；胶粒在液体中介质中保持分散而不聚结，要 求存在稳定剂（？）,氢氧化铁胶体制备视频,方法,分散法,凝聚法,研磨法,溶胶法,化学凝集法,改换溶剂法,超声波法,电弧法,1.分散法：用适当的方法在稳定剂存在下将大颗粒固体分散成胶粒的方法。(1)研磨法：用胶体磨把大颗粒固体磨细，在研磨时要加入稳定剂。(2)超声波法：用超声波所产生的能量来进行分散作用。,(3)电弧法：放电时金属原子因高温而蒸发，随即又被溶液冷却而凝聚。(4)胶溶法：使暂时凝集起来的分散相又重新分散的方法。,2.凝集法：先形成难溶物质的过饱和溶液，再使难溶物质的颗粒相互凝集形成胶粒而得到溶胶。(1)化学凝集法：利用化学反应使产物凝集而形成溶胶。(2)改换溶剂法：利用分散相在两种不同分散介质中的溶解度相差悬殊的特点制备溶胶。,P11,溶胶的性质,1、布朗（Brown）运动 2、丁达尔效应3、电泳现象,所获得体系是否是溶胶的判据,1.动力性质-Brown 运动(视频)溶胶的分散相粒子在分散介质中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为 Brown运动。,产生Brown 运动的原因：,胶粒的 Brown 运动是由于胶粒受到处于不停运动的分散剂分子撞击（如，水分子），其合力不为零而引起的。,2.光学性质-Tyndall（效应）现象（视频）,胶粒大小与可见光波长,Tyndall 现象：1869 年，英国物理学家 Tyndall发现：在暗室中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱。溶胶的分散相粒子的直径在1-100 nm之间，小于可见光的波长（380-780 nm)，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生 Tyndall 现象。,3.电学性质-电泳（视频）,电泳:在电场作用下，胶粒质点在分散介质中的定向移动称为电泳。,问题：溶胶为什么会运动呢？,胶团结构,1.胶团结构,AgI 溶胶的胶团结构示意图,胶团结构简式,(AgI)m xAg+yNO3-(x-y)+(x-y)NO3-,硝酸银与碘化钾关系,过量的 KI与AgNO3制成的AgI胶团的结构式（AgI）mnI-（n-x）K+x-x K+胶核 吸附层 扩散层 胶粒 胶团,胶体中胶粒是独立运动的单位,P17，15,反离子,胶粒带电的原因,（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶表面上的 H2SiO3 分子在水分子作用下发生解离：,溶胶是什么？溶胶制备制备满足条件制备方法溶胶性质布朗运动丁达尔效应电泳溶胶结构（胶团结构）（重点）胶团构成了溶胶,固体在液体中的分散,分散的粒子大小在1 100nm,该粒子是难溶的多个分子聚集体,过量的 KI与AgNO3制成的AgI胶团的结构式(AgI)mnI-（n-x）K+x-x K+胶核 吸附层 扩散层 胶粒 胶团,胶体中胶粒是独立运动的单位,P17 15，16,溶胶的基本特征是：多相性、高分散性和热力学不稳定性,溶胶的稳定性与聚沉,1.溶胶的稳定的因素（1）强烈的Brown运动（2）胶粒带有同种电荷（3）水化膜的存在（溶剂化作用）,克服重力引起的沉降作用,避免相互碰撞、聚集引起沉降,多数溶胶能稳定存在的主要原因,溶剂化作用的理解,2.溶胶的聚沉现象（1）定义：胶粒在一定条件下聚集成较大的颗粒而从介质中以沉淀的形式析出的现象称为聚沉。,（2）影响溶胶聚沉的因素：加入电解质带有相反电荷的溶胶相互聚沉,把两种电性相反的溶胶混合而发生的聚沉现象称为溶胶的相互聚沉。医学上常利用血液(胶体)相互聚沉现象判断血型,加热,胶团结构,(AgI)m xAg+yNO3-(x-y)+(x-y)NO3-,胶粒,胶核,吸附层,原因：这是因为电解质的加入(体现在与胶粒带有相反电荷的离子)，使扩散层中的反离子进入吸附层，胶粒所带电荷量减少，从而使溶胶稳定性降低而发生聚沉。聚沉能力用聚沉值表示。,电解质使溶胶聚沉起主要作用的是胶粒带相反电荷的离子,说明：,聚沉值是使一定量的某种溶胶在一定的时间内发生明显聚沉所需电解质的最低浓度，常以mmolL-为单位。,聚沉值愈小，电解对溶胶的聚沉能力愈强。,电解质对溶胶聚沉能力比较:（1）电解质使溶胶聚沉起主要作用的是胶粒带相反电荷的离子。电解质中反离子的电荷越高，聚沉能力也急剧增强。（2）电荷相同的反离子，聚沉能力略有不同。如一价金属阳离子的聚沉能力是Cs+Rb+K+Na+Li+，如一价阴离子的聚沉能力是 Cl-Br-NO3-I-。,P17 16,返回,升温能加速溶胶粒子热运动，增加它们相互碰撞的机会，对溶胶聚沉有利。,返回,五、大分子溶液及凝胶,代表性的大分子物质-蛋白质分子结构,不变部分,可变部分,第二节氨基酸,第二节氨基酸,P11动物下表,+,二肽,肽键,多肽链可以看成由C串联起来的无数个酰胺平面组成,蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序称为蛋白质的一级结构。,蛋白质的一级结构,相对分子质量大于104称为大分子化合物大分子的一个分子大小与胶粒大小相近胶粒是多个分子聚集体溶于水时，大分子溶液表现为单相性，稳定性而溶胶表现为多相性，高分散性和不稳定性若蒸发掉水，大分子再加入水可复原，溶胶不可以复原,大分子溶液稳定而溶胶易聚沉 盐析作用使得大分子沉析出来大分子溶液对溶胶的保护作用,P15,(一)大分子化合物溶液1.大分子化合物概念:大分子(也称高分子)化合物通常是指相对分子质量超过104的物质。,2.大分子溶液与溶胶性质的比较,3.大分子化合物的结构特点,(1)稳定性高 许多高分子化合物具有较多的亲水基团，在高分子化合物周围形成一层水合膜，这是高分子化合物溶液具有稳定性的主要原因。（2）粘度大,4.大分子溶液的盐析,(1)盐析作用:把大分子在电解质作用下从溶液中沉淀析出称为大分子的盐析。(2)盐析的主要原因:是去溶剂化作用。大分子的稳定性主要来自高度的水化作用，当加入大量电解质时，除中和大分子所带电荷外，更重要的是电解质离子发生强烈地水化作用，使原来高度水化的大分子去水化，使其失去稳定性而沉淀析出。,5.大分子物质对溶胶的保护作用和敏化作用,(1)保护作用 在溶胶中加入足量的大分子溶液，能显著提高溶胶的稳定性。这种现象称为高分子化合物对溶胶的保护作用。(2)敏化作用 在溶胶中加入少量的大分子溶液，溶胶的稳定性反而降低的作用称为大分子化合物对溶胶的敏化作用。,凝 胶,粉 皮,奶 酪,A 2.5 kg brick is supported by a piece of aerogel weighing only 2 grams.,气 凝 胶,气凝胶又称为冰冻烟雾，这种物质是从硅石凝胶中萃取水分，然后用例如二氧化碳等进行替换。气凝胶被认为是一种固体，不过其99%的成分却是由气体组成。科学家称如果一立方厘米的气溶胶被拆开的话，释放出来的气体足以充满一个足球场。,它能够保护你免于爆炸的冲击，组织油污的污染，甚至能保护你飞向火星。气凝胶作为世界上最轻的固体一，能够直接抵挡住1公斤炸药的直接冲击，以及超过1300摄氏度的高温喷射。科学家正在研究这种物质的新应用，从下一代的网球拍到超级隔热的火星任务宇航服。,2002年NASA创立的Aspen Aerogel公司推出了更坚固、更柔韧的气凝胶版本。现在这种物质已经用来放置在太空服当中，充当隔热里衬，这种新的太空服将用在2018年人类飞向火星的探索计划当中。,凝胶 高聚物分子（如多糖或蛋白质）的分散质颗粒在某些部位上相互联结，构成一定的空间网状结构，液相充斥其间，整个系统失去流动性，形成半固态物质，这种体系称为凝胶。,氢键、疏水相互作用、范德华引力离子桥联、缠结或共价键形成连结区,凝胶分类:凝胶可分为刚性凝胶和弹性凝胶两类。(1)刚性凝:胶粒之间的交联强，网状骨架坚固，干燥后，网眼中的液体可驱出，但体积和外形几乎不变，如硅胶、氢氧化铁等形成的无机凝胶就属于此类。,(2)弹性凝胶:一般是由柔性线形高分子形成的，如明胶、琼脂、肉冻等。这类凝胶经干燥后体积明显变小，但若将干的凝胶再放到适当的溶剂中还可以发生溶胀，即自动吸收溶剂而使体积胀大。,3.凝胶的性质,溶胀:指凝胶在液体介质中吸收液体而膨胀的过程。根据弹性凝胶在液体中溶胀的程度，可分为有限溶胀和无限溶胀两类。,有限溶胀：凝胶由柔性线形高分子形成的，如明胶、琼脂、肉冻等。这类凝胶经干燥后体积明显变小，但若将干的凝胶再放到适当的溶剂中还可以发生溶胀，即自动吸收溶剂而使体积胀大。,离浆作用,凝胶在放置过程中，一部分液体可以自动地分离出来，使凝胶本身体积缩小，这种现象称为离浆或脱水收缩。,附,SPA纳米牛奶浴机,全球首创使用超音波能量活水牛奶浴技术，利用每秒钟299000次高频磁波震荡分子对撞原理，仿效瀑布高速撞击水面，产生水分子爆裂，转变成具纳米化之细微高含氧水分子，牛奶浴的乳白色液体，并非是加了牛奶，纳米牛奶浴机的原理就是运用分子对撞，再用超高频磁波切割，使水分子纳米化，产生负离子、超音波，及降低水中氯的成份。由于经过纳米化，负离子、水分子因此得以迅速渗透肌肤毛细孔，除去全身老旧角质，进行深层清洁。高含氧的磁化水分子深入肌肤毛细孔后，增加肌肤及血液中的含氧量，并且可以促进身体的血液循环，活化细胞修复效果，延缓肌肤老化功能，能达到专业水疗SPA的功效。,2.电动电势（不要求）,Fe(OH)3溶胶的胶团结构示意图,滑动面,结构简式,Fe(OH)3mnFeO(n-x)Cl-xxCl-胶核 吸附层 扩散层 胶粒 胶团,溶胶中胶核吸附的离子(电势离子和反离子)和扩散层中的反离子都是溶剂化的，所以扩散双电层也是溶剂化的。胶粒和扩散层作相对运动的界面或电泳时裂开的界面称为滑动面或滑移界面。(1)热力学电位:胶核带电表面与均匀液相之间的电位差，称热力学电位（如图）。它的数值与吸附或解离的离子浓度有关，而与其它离子的存在无关。,(2)电动电势：电势是滑动面与均匀液相之间的电势差。由于吸附层中的反离子抵消了胶核表面的部分电荷，所以。的大小与反离子在双电层中的分布有关，在吸附层中反离子越多，就越小。(3)电解质加入对电势的影响：电解质中与胶粒带有相反电荷的离子会将更多的反离子排斥进入到吸附层中，使扩散层变薄，下降（如图）。,C,牛奶的成分多种，形成的是多种分散系的混合物。单糖溶液；蛋白质胶体；脂类乳浊液。,牛奶就是一种复杂的液态分散体系。经过分析，一般牛奶里平均含有酪素3%，乳蛋白0.53%，脂肪3.64%，乳糖4.88%，其余是水分。脂肪和水形成乳浊液，酪素和乳蛋白均形成胶体，乳糖形成溶液。一般地说，一个多相液态体系，其中有一种不溶于水的液体以小液滴（直径在10-7m10-3m）的形式存在的，就叫乳浊液。因此，牛奶仍可称乳浊液。奶粉复原后是一种乳浊液，本身就是不稳定的，静止时间长了以后会出现分层，脂肪在上，蛋白在下。,豆浆属于胶体胶体的粒子半径在1至100纳米，溶液的小于1纳米，悬浊液乳浊液大于100纳米。市场上所卖的豆腐，就是用豆浆加盐卤（一种电解质）沉聚而成。胶体可分为气胶、溶胶、固胶。,在世界各大河的入海处，大都有一个三角洲。如埃及尼罗河（世界第一长河）入海处，就有一个巨大的三角洲，面积达24000平方千米；美国密西西比河(世界第四大河)入海处的三角洲，呈鸟足状，面积达26000平方千米；中国的长江（世界第三长河）、黄河（世界第五长河）以及珠江入海处，也都有面积很大的三角洲。,从珠江入海口逆流而上，两岸便是方圆1.l万多平方千米的郁郁苍苍的珠江三角洲。它是由西江、北江三角洲和东江三角洲合成的复合三角洲。广义的珠江三角洲分别以高要、清远、惠阳为顶点；狭义的珠江三角洲，西起三水，东至石龙，南至崖门，是一个发育在海湾内的丘陵性三角洲，海拔50米左右。,